体积压裂与缝网压裂技术.

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体积压裂与缝网压裂技术解析

MI Energy Corporation
以水力压裂技术手段实施对油气储集岩
层的三维立体改造，形成人工裂缝立体网络，
实现储层内压裂裂缝波及体积的最大化，从而极大地提高储层有效渗透率，提高采油采气井的产量。
MI Energy Corporation
体积压裂一般应用分段多簇射孔技术和裂缝转向
技术，压裂材料一般采用低黏度压裂液和裂缝转向控制材料，并尽可能采用较大液体用量和较高的施工排量，在主裂缝侧向强制形成次生裂缝，并实现次生裂缝继续分枝，形成二级乃至多级次生裂缝，最终使主裂缝与多级次生裂缝相互交织，形成立体的裂缝网络系统，实现储层内天然裂缝、岩石层理的大范围有效沟通。
开钻日期完钻日期完钻井深 m 水泥返深 m
固井质量套管规范mm 射孔枪型孔密
人工井底 2373.56 m
套管头至补心距m
套管接箍 m
MI Energy Corporation
射孔层段数据
射孔井段(m) 序号层号自 2208.7 2192.7 2190.1 2181.9 2156.1 5 61 2154.1 2152.7 0.3 1.4 1.4 16 22 22 至 2204.3 2191.7 2189.1 2180.7 2154.4 11.6 1.6 7.2 24.6 夹层厚度(m) 射开 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 有效 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 孔密（孔 /m） 16 16 16 16 16 孔数应射 70 16 16 19 27 实射 70 16 16 19 27
10.0%。
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压裂液体系以滑溜水为主，滑溜水可以采用阴离子聚合物，也可以用低浓度瓜胶。水平井为了压裂形成网状裂缝、提高改造体积，采用分簇射孔技术，每级分4～6 簇射孔，每簇长度0.46～0.77m ，簇间距 20～30m ，孔密16～20 孔/m ，孔径 13mm ，相位角60°或者180° 。

压裂裂缝监测技术

压裂监测——IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时对压裂作业进行控制。
压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。
多级压裂能力——FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔完井，在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。
IntelliFrac技术
This new service combines advanced microseismic services from Baker Hughes with pumping services from fracturing technology leader BJ Services.
导流缝长缝高缝宽方位倾角体积
能力 ◆◆◆○○◆◆ ◆○◆○○○◆ ◆○◆○○○◆ ○◆◆◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆○○○ ★◆○★◆○○ ★★◆◆◆◆○ ◆◆○★★★○ ◆★★○○○○
★—可信 ◆—比裂缝监测技术
压裂裂缝监测技术
水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。
压裂裂缝监测技术
压裂监测的主要目的是通过采集压裂施工过程中的一些参数资料来分析地下压裂的施工进展情况和所压开裂缝的几何参数。
要求：放射性同位素应不发生自然扩散。
近井地带监测技术
放射性示踪剂技术
操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5327-2008”----《放射性核素载体法示踪测井技术规范》执行。

体积压裂)

压裂液用量(m3) 阶段累积 2 1 3 4 4 8 5 13 6 19 7 26 24 50 5 55 2 57
MI Energy Corporation
DB22-3井q412号层主压裂施工工序表表2-1
步骤 1 2 3 8 9 施工时间阶段 min 108.3 120.0 110.0 2.7 2.8 累积 min 108.3 228.3 338.3 341.0 343.8 工序 I型液 II型液 I型液 I型液 I型液排量 m3/min 6.0 5.0 5.0 6.0 6.0 100目粉砂 100目粉砂 20-40陶粒 20-40陶粒 20-40陶粒 20-40陶粒 20-40陶粒支撑剂类型 kg/m3 砂比 % 用量 m3 累积 m3 压裂液用量 m3 650.0 600.0 550.0 16.0 16.7 累积 m3 650.0 1250.0 1800.0 1816.0 1832.7
开钻日期完钻日期完钻井深 m 水泥返深 m
固井质量套管规范mm 射孔枪型孔密
人工井底 2373.56 m
套管头至补心距m
套管接箍 m
MI Energy Corporation
射孔层段数据
射孔井段(m) 序号层号自 2208.7 2192.7 2190.1 2181.9 2156.1 5 61 2154.1 2152.7 0.3 1.4 1.4 16 22 22 至 2204.3 2191.7 2189.1 2180.7 2154.4 11.6 1.6 7.2 24.6 夹层厚度(m) 射开 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 有效 4.4 1.0 1.0 1.2 1.7 孔密（孔 /m） 16 16 16 16 16 孔数应射 70 16 16 19 27 实射 70 16 16 19 27

非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨

第 51 卷第 4 期石油钻探技术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023023引用格式：蒋廷学. 非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：184-191.JIANG Tingxue. Discussion on several key issues of the new-generation network fracturing technologies for unconventional reservoirs [J].Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：184-191.非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨蒋廷学1,2,3（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室, 北京 102206；3. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘　要: 体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键，围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标，密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化，导致压裂作业综合成本越来越高。

为此，开展了新一代体积压裂技术（立体缝网压裂技术）的研究与试验，压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。

为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用，对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨，厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理，对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求，具有重要的借鉴和指导意义。

体积压裂

提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
改造对象
数值模拟研究表明，储层改造的体积越大（以页岩气为例），压后增产效果越明显，储层改造体积与增产效果具有显著的正相关性。
SRV=106ft3
1ft3=0.028m3 1ft=30.48cm=12in
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
作用机理 • 体积压裂具体作用方式为：通过压裂的方式对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，通过分段多簇射孔、高排量、大液量、低粘液体、以及转向材料及技术的应用，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推。让主裂缝与多级次生裂缝交织形成裂缝网络系统，将可以进行渗流的有效储层打碎，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大，使得油气从任意方向的基质向裂缝的渗流距离最短，极大的提高储层的整体渗透率，实现对储层在长、宽、高三维方向的全面改造，提高初始产量和最终采收率。
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
几种压裂概念
体积压裂stimulated reservoir volume 缝网压裂Fracture network 同步压裂synchronous fracturing 整体压裂integral fracturing
提出及概念
作用机理
滑溜水压裂
应用
同步压裂
– “分段多簇”射孔技术 – 快速可钻式桥塞工具 – 大型滑溜水压裂技术
•
提出及概念作用机理滑溜水压裂
应用
SRV的应用
分段多簇射孔的特点是：一次装弹+电缆传输+液体输送+桥塞脱离+分级引爆，每级分4～6 簇射孔，每簇长度0.46～ 0.77m，簇间距20～30m，孔密16～20孔/m，孔径13mm，相位角60°或者180°

体积压裂

体积压裂1体积压裂体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。

1.1体积压裂机理体积压裂的作用机理：通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。

从而将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面积及导流能力，提高初始产量和最终采收率。

1.2体积压裂的地层条件1)天然裂缝发育，且天然裂缝方位与最小主地应力方位一致。

在此情况下，压裂裂缝方位与天然裂缝方位垂直，容易形成相互交错的网络裂缝。

天然裂缝的开启所需要的净压力较岩石基质破裂压力低50%。

同样，有模型研究复杂天然裂缝与人工裂缝的关系，以及天然裂缝开启的应力变化等，建立了天然裂缝发育与扩展模型，研究表明，在体积改造中，天然裂缝系统会更容易先于基岩开启，原生和次生裂缝的存在能够增加复杂裂缝的可能性，从而极大地增大改造体积。

2)岩石硅质含量高(大于35%)，脆性系数高。

岩石硅质(石英和长石)含量高，使得岩石在压裂过程中产生剪切破坏，不是形成单一裂缝，而是有利于形成复杂的网状缝，从而大幅度提高了裂缝体积。

3)敏感性不强，适合大型滑溜水压裂。

弱水敏地层，有利于提高压裂液用液规模，同时使用滑溜水压裂，滑溜水黏度低，可以进入天然裂缝中，迫使天然裂缝扩展到更大范围，大大扩大改造体积。

2太沙基有效应力原理太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效应力原理的基本概念，阐明了粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别，从而使土力学成为一门独立学科的重要标志。

σσ+μ=’式中σ为平面上法向总应力, kPa; σ′为平面上有效法向应力, kPa; μ为孔隙水压力, kPa。

体积压裂技术在石油开发中的应用

根据相关统计，发现我国低渗低压油气藏占量非常多，实现对其的开采和利用，能够有效缓解我国目前石油资源的紧张局面，该类石油开发存在一定难度，可以在开发当中积极应用体积压裂技术，全面提高石油开发效率。

一、体积压裂技术概述常规压裂增产理念主要是在压裂时抑制次生裂缝的扩展，主要形成一条主裂缝，产能源自裂缝的高渗流能力；体积压裂与常规压裂改造理念相反，压裂时通过各种工艺形成更多的裂缝，沟通更大的渗流区域，充分发挥主裂缝和天然裂缝增产优势。

当水力压裂时人工裂缝中产生的裂缝延伸净压力大于储层本身存在的最大最小应力差值，以及储层天然裂缝或者胶结面张开需要的临界压力时，人工裂缝就有极大机会在储层中出现多个分支缝，人工主裂缝和分支缝相互穿过，扭曲，交叉，形成初步的缝网结构。

这种结构类似与多裂缝形态，但比多裂缝稍显复杂，缝网仍然以主裂缝为主体，分支缝分布在主裂缝周围。

当主裂缝延伸一定长度以后，其缝内净压力小于应力差时，其分支裂缝会闭合，或者张开一些与主裂缝成一定角度的分支缝，裂缝形态会回归到主裂缝形态。

形成的这种主裂缝与分支缝不断交错分布的裂缝形态就叫做缝网，实现这种裂缝形态的压裂技术被称作体积压裂技术。

二、体积压裂技术在石油开发中的应用1.裂缝封堵压裂技术裂缝封堵技术包括缝内封堵以及缝口封堵。

缝内封堵与“端部脱砂”压裂技术核心机理类似，均是通过一定的裂缝封堵来增加裂缝中的净压力。

缝内封堵相对更加注重微观，天然裂缝发育储层，压裂时一般会开启多条裂缝并同时延伸，裂缝之间相互作用，裂缝狭窄，不利于加砂压裂提高砂比，对支撑剂颗粒大小要求较高，同时还增加了液体的滤失作用。

其一般采用粉砂或者缝内暂堵剂对主裂缝进行封堵，缝内净压力逐渐升高，达到一定程度便可改变原有裂缝走向，产生分支裂缝。

采用缝内暂堵进行缝网压裂时，缝网系统由人工主裂缝与天然裂缝或弱面形成的次生网络组成。

缝口封堵，常常也叫缝口暂堵压裂，其技术伴随着多簇射孔压裂而发展，通过北美页岩气生产测井分析，大约50%的射孔簇无效，29%的射孔簇低效，而21%的射孔簇贡献了70%的产量。

体积压裂形成复杂网络裂缝的影响因素

体积压裂体积压裂是在水力压裂的过程中，通过在主裂缝上形成多条分支缝或者沟通天然裂缝，最终形成不同于常规压裂的复杂裂缝网络，增加井筒与储集层接触体积，改善储集层的渗流特征及整体渗流能力，从而提高压裂增产效果和增产有效期。

其主要特点有以下几点。

(1) 复杂网络裂缝扩展形态常规压裂以形成双翼对称裂缝为目的，在致密油藏中垂直于裂缝面方向的基质渗流能力并未得到改善。

体积压裂的裂缝是在三维方向卜形成相互交错的网状裂缝或者树状裂缝，在缝网区域形成一定的改造体积，增大了泄油体积。

(2) 复杂渗流机理油气在复杂缝网中的渗流机理至今仍没有理想的研究成果。

文献[7」研究了页岩基质向复杂缝网中的渗流，考虑裂缝中达西流和基质中扩散流的双机理渗流以及压敏性对渗透率的影响，建立了天然裂缝发育的双重孔隙度模型，但求解用拟压力的方法进行了标准简化。

目前比较主流的观点是采用分形理论来精确刻画缝网内的渗流特性，利用缝网中主裂缝与次裂缝的自相似性，建v.油气在复杂缝网中的渗流模型。

(3) 裂缝发生错断、滑移、剪切破坏剪切缝是岩石在外力作用下破裂并产生滑动位移，在岩层表面形成不规则或凹凸不平的几何形状，具有自我支撑特性的裂缝。

体积压裂过程中裂缝的扩展形式不是单一的张开型裂缝，当压力低于最小水平主应力时，产生剪切断裂。

(4) 诱导应力和多缝应力干扰裂缝发生转向当裂缝延伸净压力大于2个水平主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易在主裂缝卜产生分叉缝，分叉缝延伸到一定距离后又恢复到原来的裂缝方位，最终多个分叉缝便形成复杂的裂缝网络。

体积压裂能否形成复杂网络裂缝，取决于储集层地质和压裂施工工艺两方面因素。

1.1地质因素(1)储集层岩石的矿物成分储集层岩石的矿物成分会影响岩石的力学性质，从而影响裂缝的起裂方式和延伸路径。

研究证明，硅质含量较高、且钙质填充天然裂缝发育的页岩最易形成复杂缝网，增产效果好。

黍占土矿物含量较高的页岩或者缺少硅质和碳酸盐岩夹层的储集层实现体积压裂非常困难‘2’。

胜利油田致密油储层体积压裂技术及应用

2019年3月第24卷第2期中国石油勘探CHINA PETROLEUM EXPLORATION DOI. 10.3969/j.issn. 1672-7703.2019.02.012胜利油田致密油储层体积压裂技术及应用张全胜李明张子麟陈勇张潦源李爱山（中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院）摘要：胜利油田致密油储量丰富，储层埋藏深、物性差、岩性复杂，常规压裂后产量低、递减快，开发效益差。

通过技术攻关和配套完善，形成了适合于致密油储层的组合缝网压裂等压裂新工艺，在提高改造体积的同时，大幅度提高裂缝导流能力，提高压后效果，并针对纵向多层系油藏特点，形成了水平井多级分段压裂和直斜井多级分段压裂两类改造模式，研发了可以在线连续混配施工的速溶型低浓度瓜尔胶压裂液体系，以及可与地表水、热污水混配、可回收再利用的乳液缔合型压裂液体系，有效解决了大规模连续施工压裂液的配置、水源等问题；同时完善了井工厂实施模式和裂缝监测技术。

应用该技术成功开发了 Y227、Y22, Y104等致密油区块，大幅度提高了单井产能、延长了有效期，提高了区块开发效益，带动了一批难动用储量投入有效开发，大幅提高了胜利油田致密油藏经济有效动用程度。

关键词：致密油，分段压裂；体积压裂；组合缝网中图分类号：TE357.1 文献标识码：AApplication of volume fracturing technology in tight oil reservoirs ofShengli oilfieldZhang Quansheng, Li Ming, Zhang Zilin, Chen Yong, Zhang Liaoyuan, Li AishanAbstract: The Shengli oilfield is rich in tight oil reserves, but the reservoirs characterized by deep burial, poor physical properties and complex lithology, leading to unsatisfactory development performance like low yield and fast production decline after conventional fracturingstimulation. Through researches and optimizations, new fracturing techniques, such as commingled fracture network stimulation, weredeveloped for tight oil reservoirs. While increasing the stimulated reservoir volume (SRV), these techniques can greatly improve fracture conductivity and post-fracturing performance. For the reservoirs with multiple layers vertically, two types of treatments were established, i.e. multi-stage fracturing of horizontal wells and multi-stage fracturing of vertical/deviated wells. A fast-dissolving low-concentration guar fracturing system that can be continuously mixed on line and a recyclable emulsion-associating fracturing fluid system that can be mixed with surface water and hot sewage were developed, which can effectively ensure the fracturing fluid preparation and water source for large-scale continuous fracturing operations. Moreover, the well-plant operation mode and fracture monitoring technique were upgraded. The proposed technology has been successfully applied in tight oil blocks such as Y227, Y22 and Y104. By greatly improving the single-well productivity and lifecycle, it helps increase the development benefit. Accordingly, the utilization degree of the tight oil in Shengli oil field has been improved economically and effectively.Key words: tight oil, staged fracturing, volume fracturing, comingled fracture network域改造技术和理念的进步，体积压裂技术开始成为致密储层的主流改造技术。

压裂方法分类及选择条件

压裂方法分类及选择条件一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。

压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。

二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。

其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。

2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。

其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。

2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。

它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。

2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。

施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。

其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。

因此，这种压裂适宜于中深井压裂。

2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。

这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。

对于射孔井，可用尼龙球，随压裂液进入井内并坐在高渗透层部位的炮眼上，以堵塞炮眼，即可将井内压力憋起，从而压开低渗透层的裂缝，此法可在一次压裂中多次重复使用，施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。

2.2.2 选择性压裂在同一开发层系中，由于地质上的非均质性，也存再高渗和低渗层段的差别。

非常规油气藏复杂缝网压裂机理

盐岩中开采出的原油。
9 9
2 、致密气地质资源量 24 万亿方
致密气：是聚集在覆压基质渗透率≤0.1md致密砂岩中的天然气
地质资源量：24万亿方探明储量：6万亿方 2015年产量：360亿方
我国主要致密气盆地分布图
10 10
3 、页岩气地质资源量 144 万亿
页岩气：赋存在富有机质页岩储层中的天然气

剪切裂缝在径向上更为发育。
剪切扩张机理图示
24 24
致密气藏——清水压裂、低浓度支撑剂
（二）缝网（体积）压裂的内涵
内涵三：储层岩性具有显著的脆性特征，是实现体积改造的物质基础
•
Barnett页岩含石英矿物37.38%，碳酸
盐矿物19.13%，粘土矿物41.13%；其中粘土矿物成分不含蒙脱石，以伊/蒙
模的网状裂缝，增加储层基质向人工裂缝供油气能力，从而
实现增产的效果。
15 15
（一）缝网（体积）压裂概念的提出
体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，实现人造“渗透率”，从而提高初始产量和最终采收率。体积压裂技术源于低孔、低渗且天然裂缝发育的页岩气藏开发的实践，是页岩气实现商业开发的首要技术；对于致密气藏、其他非常规气藏的开发具重要的借鉴意义。
7 7
我国非常规油气资源评价
页岩气地质资源量为80.21万亿方，可采资源量12.85万亿方煤层气地质资源量为29.82万亿方，可采资源量12.51万亿方致密气地质资源量为21.86万亿方，可采资源量10.94万亿方致密油地质资源量为125.8亿吨，可采资源量12.34亿吨
第四次全国油气资源评价（中石油勘探院，2016） 8 8

体积压裂认识与展望-zds

体积压裂认识
2 研究方法
（3）体积压裂时压力与滤失的关系。当泵注压力大于最大水平主应力时，次生裂缝得以形成，增大了流体滤失量。随着注入压力的不断增加，天然裂缝逐渐张开，同时缝宽也随之增大，此时滤失量随压力的变化呈现指数型上升。（4）微地震云图拟合。微地震事件是由于天然裂缝和诱导裂缝的剪切破坏产生的，而剪切破坏来源于地层孔隙压力的传播。因此，裂缝的剪切破坏取决于裂缝主导的渗透率和孔隙度的大小。
体积压裂认识
1 井眼设计
1 水平井应沿最小水平主应力方向，钻井速度最快且此应力方向时各段压裂裂缝的裂缝面会与井筒垂直，形成所谓的横向裂缝。
2 当储层与水平面有一定倾角时，水平井应从较浅处进入储层还是从较深处进入储层？
P1
P2
跟端
Pr-P1>Pr-P2>Pr-P3
（a）跟端“掏空”
G
Pr
P3
趾端
低渗储层压裂前沿技术探讨体积压裂认识与展望
汇报提纲
一、体积压裂理解二、体积压裂认识三、技术展望
体积压裂理解
1 体积压裂
是指通过水力压裂对储层实施立体改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，从而形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，以增大渗流面积，提高产量和最终采收率。
体积压裂理解
1 体积压裂
体积压裂的主要特征是在地层中造出复杂的裂缝网络,国外一般称缝网压裂（Fracture Network）。
理想模型
数值模拟缝网形态（2016）
物理试验
体积压裂理解

大庆油田井下作业分公司加速探索连续油管技术

52023年8月上第15期总第411期TECHNOLOGY ENERGY |能源科技一根几千米长的油管，连上不同的工具就有不同的功能：洗井、冲砂、气举、压裂、修井……这被称为“万能作业机”的连续油管设备，天然就具有“万能”作用吗？在油田勘探开发中，它又有怎样的特殊性？连续油管技术的发展现状如何？未来发展方向在哪儿？让我们一探究竟。

科研攻关不断强化“2017年，我们在树9-2区块试验应用连续油管直井缝网压裂技术，当时，我们遇到很多困难，其中防喷器、合压井口、平板阀、套管短节等，这一套待压裂井井口组合内通径各不相同，连续油管连接着下井的压裂工具顺利走通这条‘通道’就很难，当时真有一步一坎的感觉。

”大庆油田井下作业分公司大型压裂项目经理部连续油管总监马骏骥说。

工艺技术需要探索试验，配套工具需要“天衣无缝”。

中国石油大庆油田井下作业分公司组建了11人的攻关团队，来自不同岗位的骨干精英，专门研究如大庆油田井下作业分公司加速探索连续油管技术通讯员韩晓旭邹莉娜何让“万能作业机”真正“万能”起来。

2019年，连续油管底封拖动压裂技术成功拓展应用至直井精控、水平井切割体积、直井缝网压裂三项压裂领域，实现储层的定位改造、高效开发。

2020年，连续油管应用从新井转向老井，针对老区薄差层老井重复压裂改造，攻关大通径连续油管“双封单卡上提”压裂工艺，助力老井压裂提效提产。

2021年，在页岩油直井压裂上试验连续油管技术。

2022年，在转方式开发井压裂上试验连续油管技术。

……“10多年来，我们在连续油管技术探索过程中，已获得集团公司科技进步二等奖一次，获得分公司级以上科技奖项40余项，发表8篇核心期刊论文，拥有3项国家专利。

”井下作业分公司技术发展部干事杜晓明介绍说。

如今，井下作业分公司连续油管业务从常规的通洗图为连续油管大型压裂施工现场62023年8月上第15期总第411期能源科技| TECHNOLOGY ENERGY井、冲砂、气举等简单作业快速拓展到压裂、修井等特色领域，已发展形成3大类27项配套工艺技术，累计应用2000余口井、增油70多万吨，创造了直井细分压裂39层、单趟管柱压裂94段、拖动细分163段、最大施工排量16.5立方米每分钟等多项国内连续油管施工记录，同常规施工相比，作业效率整体提高30%以上。

压裂基础知识应知应会(工程)

工程技术质量应知应会压裂大队技术办标准、质量方针分公司质量方针：追求卓越质量，满足用户期望。

分公司质量承诺：公司通过制度化、规范化科学管理，始终坚持以客户为关注焦点，基于风险的思维，完善并有效实施质量管理体系，保持持续改进。

公司承诺：在一切生产经营活动中，全面落实质量管理体系各项规定及其有关法律、法规要求，为广大客户提供满意的产品和服务。

分公司压裂施工和服务的质量目标为：作业施工一次成功率98%以上。

1、循环车组时，单车循环排量不应低于1m³/min，时间不少于30s。

2、投暂堵剂时，液体投送排量控制为0.4m³/min~0.6m³/min，暂堵剂封堵欲封堵层位后，工作压力应该高于挤入压力2MPa以上方可施工。

3、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提1次；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱最多允许使用2级封隔器，允许上提2次。

4、由K344-113封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压40MPa；由Y344-114封隔器组成的长垣内部压裂管柱要承压55MPa。

5、检查地面流程要做到：1）密封性良好，不刺不漏，符合压裂施工设计的要求；2）开关和活动部分灵活好用，符合工具设施的技术要求；3）高压管汇初端到井口的距离大于40m，小于200m（常规压裂）；4）高压管汇的连接方向为管汇进液管指向井口的方向；5）井口套管安装量程为25MPa的压力表。

6、套压表上升超过8MPa时要停止加砂，打开套管放空阀门进行套管放空，在关闭套管放空阀门观察套压变化，如在6MPa以下套压能够稳住不再继续升高，则可继续加砂。

7、支撑缝宽裂缝闭合在支撑机上的宽度，单位为毫米。

8、支撑缝长裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为米。

9、裂缝导流能力支撑剂在储层有效闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力，以支撑裂缝渗透率与裂缝闭合宽度的乘积表示，单位为达西厘米。

深层砂砾岩水平井组立体缝网压裂优化技术

深层砂砾岩水平井组立体缝网压裂优化技术赵崇镇【摘要】深层致密砂砾岩储层盐227区块为厚层特低渗常压油藏，常规直井压裂效果差、建产难，单一水平井开发难以实现纵向厚层有效动用。

借鉴国外页岩气工厂化开发理念，发展了“三层楼”工厂化整体压裂开发模式，即1套层系、3层开发，8口水平井组作为一个整体进行压裂，第一层为3口井，第二层为3口井，第三层为2口井，水平段长900～1400 m ，三层之间纵向跨度为80 m。

综合考虑平面上同层井间、纵向上层间裂缝参数匹配，建立层间立体体积缝网，提高储量控制程度。

通过优化施工参数，应用新型实时混配压裂液技术，配套泵送桥塞分段压裂工艺、裂缝实时监测技术，完成4个井组8口井87段的集中压裂，裂缝监测显示立体缝网基本形成。

工厂化整体压裂平均施工周期比单一水平井压裂缩短50％，单井投产费用减少395.5万元。

压裂后单井平均产油量11.8 t/d ，为同区块直井的4倍以上，取得了良好的改造效果，为今后同类致密油储层的经济开发积累了经验。

%Block Yan 227 is a thick tight sandstone-conglomerate reservoir with ultra low permeability . The result of fracturing in a conventional vertical well was too poor to obtain a satisfactory yield ,to the point that it is even not desirable to develop such a thick reservoir with a single horizontal well .Based on the concept of factory production from numerous countries for shale gas ,a three-layer development model was developed .The model included a group of eight horizontal wells for fracturing :three wells were includ-ed in the first layer ,another three wells in the second layer ,and remaining two wells in the third layer .The length of the horizontal section ranged from 900 to 1 400 m ,the vertical span inthe three layers was 80 m . Fracture parameter matching was done with wells within the same layer as well as between layers to estab-lish a 3-D fracture network to improve the controlling degree of reserves .Operating parameters were opti-mized ,with a new type of real-time mixing technology for fracture fluids ,which included pumping a bridge plug for staged fracturing ,and monitoring fractures in real time ,which allowed eight wells in four well groups with 87 sections to be fractured .The fracture monitoring results showed that a 3D fracture network was formed .The centralized multi-well fracturing technology has many advantages compared with single horizontal well fracturing ,including the fact that average operation cycle time was shortened by 50% ,and the production cost of a single well was reduced by 3.955 million RMB .After treatment ,average daily oil production of single well was 11.8 t/d ,which was four times higher than that in the vertical well in the same block .It is a good experiment for economic recovery in similar tight oil reservoirs .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P95-99)【关键词】砂砾岩;水平井组;立体缝网压裂;盐227区块【作者】赵崇镇【作者单位】中国石油化工股份有限公司油田勘探开发事业部，北京 100728【正文语种】中文【中图分类】TE357.1+3盐227区块砂砾岩油藏位于东营凹陷北部陡坡带东段，含油层段为沙河街组4—5油层组，油层埋深3 170～3 950 m，厚度110～380 m，孔隙度6.1%，渗透率1.6 mD，地层压力系数1.01，地层温度137 ℃，属特低渗透常压砂砾岩油藏。

体积压裂

体积压裂体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。

1.1 体积压裂机理体积压裂的作用机理：通过水力压裂对储层实施改造，在形成一条或者多条主裂缝的同时，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，实现对天然裂缝、岩石层理的沟通，以及在主裂缝的侧向强制形成次生裂缝，并在次生裂缝上继续分支形成二级次生裂缝，以此类推，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络。

从而将可以进行渗流的有效储层打碎，实现长、宽、高三维方向的全面改造，增大渗流面积及导流能力，提高初始产量和最终采收率。

体积压裂的提出，是基于体积改造这一全新的现代理论而提出。

体积改造理念的出现，颠覆了经典压裂理论，是现代压裂理论发展的基础。

常规压裂技术是建立在以线弹性断裂力学为基础的经典理论下的技术。

该技术的最大特点就是假设压裂人工裂缝起裂为张开型，且沿井筒射孔层段形成双翼对称裂缝。

以1条主裂缝实现对储层渗流能力的改善，主裂缝的垂向上仍然是基质向裂缝的“长距离”渗流，最大的缺点是垂向主裂缝的渗流能力未得到改善，主流通道无法改善储层的整体渗流能力。

后期的研究中尽管研究了裂缝的非平面扩展，但也仅限于多裂缝、弯曲裂缝、T 型缝等复杂裂缝的分析与表征，但理论上未有突破。

而“体积改造”依据其定义，形成的是复杂的网状裂缝系统，裂缝的起裂与扩展不简单是裂缝的张性破坏，而且还存在剪切、滑移、错断等复杂的力学行为（图1）。

1.2 体积压裂的地层条件1)天然裂缝发育，且天然裂缝方位与最小主地应力方位一致。

在此情况下，压裂裂缝方位与天然裂缝方位垂直，容易形成相互交错的网络裂缝。

天然裂缝的开启所需要的净压力较岩石基质破裂压力低50%。

体积压裂摘录

1.对于期望形成的人工裂缝和天然裂缝共同作用的形态，如果在直井实施称为缝网压裂，在水平井实施称为体积压裂。

这种技术的实施对地应力的状况有一定的要求，最大主应力和最小主应力差不能过大，转向压裂一般不超过10兆帕，缝网压裂要求的应力差就要更小些。

同时与储层厚度、砂泥层之间的应力差也有一定的关系。

实施手段方面：一是采用变参数射孔、二是压裂时变排量变粒径加砂、三是适时停泵。

这种技术目前的描述主要还停留在理论层面，因为缺乏有效的地下形态监测技术，现有的大地电位法、微地震法、井温测试法都无法有效的监测这种技术形成的裂缝形态，至少是精度很难达到实际的需求。

另外对于规模较小、投资较高的区块，很难下决心取心做地应力测试，而直接实施这种技术进行产能对比评价需要较多的对比井平均统计（井少对比很难排除偶然性因素），考虑到施工的成本和现场调控的复杂程度（变粒径压裂时容易造成压堵），一般较难推广应用。

1. 水平井段内多缝体积压裂技术体积压裂是指在水力压裂过程中，实现储层在长、宽、高三维方向的全面改造，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。

如图1所示，体积压裂包括以下三种模式：①使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，将可以渗流的有效储层打碎，使裂缝壁面与储层基质的接触面积最大（岩石的脆性指数大于50，裂缝起裂与扩展不仅仅是张性破坏，同时还存在剪切、滑移、错断等复杂的力学行为。

压裂形成剪切缝或张性和剪切组合裂缝，大量剪切缝或组合缝交叉形成裂缝网络）；②采用多种方法在有限的井段内增加水力裂缝条数和密度（天然裂缝也可能开启），这些裂缝累积控制的泄流面积随着裂缝的条数、缝长、缝宽、缝高等因素变化而变化（段内压裂多条裂缝，压裂形成张性缝）；③利用储层两向水平应力差值与裂缝延伸净压力的关系，实现裂缝延伸净压力大于两个水平主应力的差值与岩石抗张强度之和（即两次破裂压力之差），形成以主缝和分支裂缝相组合的网络裂缝（要求储层水平应力差异系数不超过0.2）。